分光機器の較正システム、較正方法、分光システムおよび分光方法
【課題】
周波数コム光を利用して分光機器の較正を高精度で行う技術、較正がなされた分光機器を用いて高精度分光を行なう分光技術を提供することである。
【解決手段】
周波数安定化光源からの光を周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射し、周波数コム光発生器からコム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成し、分光機器に異なる周波数シフト量設定値ごとに順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出し、分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行う。
周波数コム光を利用して分光機器の較正を高精度で行う技術、較正がなされた分光機器を用いて高精度分光を行なう分光技術を提供することである。
【解決手段】
周波数安定化光源からの光を周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射し、周波数コム光発生器からコム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成し、分光機器に異なる周波数シフト量設定値ごとに順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出し、分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光のスペクトルを測定するきわめて汎用的な測定機器である分光機器の測定精度を高める技術に関し、具体的には、周波数コム光を利用して分光機器の高精度較正を行う分光機器の較正方法，較正システム、および、前記較正がなされた分光機器を用いて高精度分光を行なう分光方法，分光システム、分光機器に周波数シフトした光を複数回順次入射して複数回の光強度検出を行いこれらの結果を用いて周波数分解能を高める分光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分解能かつ高確度な分光システムや光周波数検出システムは、基礎科学から応用まで幅広いニーズがある。たとえば、光周波数検出装置は、半導体レーザ、半導体レーザを用いた光伝送装置の光周波数の測定、光ネットワークを伝播する光周波数の測定等に使用される。また、分光器は、物質の吸収スペクトルの測定等に用いられる。
【０００３】
一般的な分光システム５は、図１０の基本構成図に示すように、光Ｓを生成する光源５１と、試料５４を介して光を入射する分光器５２と、演算装置５３（具体的にはＰＣ）とからなる。このよう分光システム５の改良技術として、本願発明者の発明にかかる特許文献１（「光周波数検出装置、光スペクトラムアナライザおよび光信号処理装置」）、特許文献２（「光スペクトル計測装置」）に記載の装置が知られており、これらの装置によれば、ＭＨｚオーダの分解能を達成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１２４２７
【特許文献２】特願２００９−１６３２０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載の装置は、通常の回折格子などを用いた分光器とは異なる特殊な構成をなし、光スペクトルの測定には、ヘテロダイン法など特殊な方法が用いられる。このため、汎用性に乏しく、また装置が高価となるという問題がある。
【０００６】
ところで、汎用的な分光機器で、当該分光機器の分解能より細いスペクトル（レーザ発振スペクトルなどは数ＭＨｚ）を測ったとき、分解能の周波数幅（一般に数ＧＨｚ程度）まで広がってしまう。
【０００７】
また、汎用的な分光機器のサンプリング周波数間隔を小さくするには限界がある。一般に、サンプリング周波数間隔の下限は分解能周波数幅の１／３〜１／１０程度である。そのため、レーザ発振スペクトルや細い吸収線スペクトルのピークを、精確に決めることができず、せいぜいサンプリング周波数間隔の半分程度である。
【０００８】
本発明の目的は、周波数コム光を利用して分光機器の較正を高精度で行う較正システム，較正方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、較正がなされた分光機器を用いて高精度分光を行なう分光装置，分光方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、分光機器に周波数シフトした光を複数回順次入射して複数回の光強度検出を行いこれらの結果を用いて周波数分解能を高める分光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の分光機器の較正システムは（１）から（３）を要旨とする。
（１）
分光機器の周波数較正に適用される較正システムであって、
周波数安定化光源と、前記周波数安定化光源からの光を入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光を順次出射する周波数シフタと、当該周波数シフタからの光を順次入射し、コム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成する周波数コム光発生器とを備えた較正用光源と、
前記周波数コム光発生器からの周波数コム光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに被較正対象である分光機器に順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する前記分光機器と、
前記分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行う演算部を有する演算制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
（ａ）前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数のコム”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成し、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成し、
（ｂ）前記“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関を計算することで、前記“近接する２つの特定コム”の周波数間隔実測値を求め、得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正する、
ことを特徴とする分光機器の較正システム。
【００１２】
（２）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（１）に記載の分光機器の較正システム。
【００１３】
（３）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（２）に記載の分光機器の較正システム。
【００１４】
本発明の分光機器の較正システムは（４）から（６）を要旨とする。
（４）
分光機器の周波数較正に適用される較正方法であって、
周波数安定化光源からの光を周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射するステップ、
周波数コム光発生器に前記周波数シフタからの光を順次入射し、前記周波数コム光発生器からコム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成するステップ、
分光機器に前記周波数コム光発生器から、異なる周波数シフト量設定値ごとに被較正対象である分光機器に順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出するステップ、
前記分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行うステップ、
を有し、
前記周波数較正演算を行うステップは、
（ａ）前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数のコム”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成するステップ、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成するステップ、
この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成するステップ、
（ｂ）前記“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関を計算することで、前記“近接する２つの特定コム”の周波数間隔実測値を求めるステップ、
得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正するステップ、
を含む、
ことを特徴とする分光機器の較正方法。
【００１５】
（５）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（４）に記載の分光機器の較正方法。
【００１６】
（６）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（５）に記載の分光機器の較正方法。
【００１７】
本発明の分光機器の分光システムは（７）から（１０）を要旨とする。
（７）
試料を介して広帯域光源からの光を入射し、周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射する周波数シフタが分光機器の前段に設けられ、かつ、（１）に記載の較正システムが組み込まれ、当該較正システムにより前記分光機器の較正がなされている分光システムであって、
前記周波数シフタからの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに前記分光機器に順次入射して、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する分光機器と、
前記分光機器から、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行う演算部を有する演算制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成し、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで、前記試料を介して入射した光の精密なスペクトル波形とピークを測定する、
ことを特徴とする分光機器の分光システム。
【００１８】
（８）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（７）に記載の分光機器の分光システム。
【００１９】
（９）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（８）に記載の分光機器の分光システム。
【００２０】
（１０）
周波数シフタが、（１）に記載の周波数シフタと共用されることを特徴とする（７）に記載の分光機器の分光システム。
【００２１】
本発明の分光機器の分光方法は（１１）から（１４）、および（１５）から（１８）を要旨とする。
（１１）
（４）に記載の較正方法により較正がなされている分光機器に、広帯域光源からの光を、試料を介して入射して分光測定を行う分光方法であって
広帯域光源からの光を、試料を介して周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射するステップ
前記周波数シフタからの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに前記分光機器に順次入射して、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出するステップ、
前記分光機器から、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行うステップ、
を有し、
前記サンプリング点を増加する処理を行うステップは、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成するステップ、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで、前記試料を介して入射した光の精密なスペクトル波形とピークを測定するステップ、
を含むことを特徴とする分光機器の分光方法。
【００２２】
（１２）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（１１）に記載の分光機器の分光方法。
【００２３】
（１３）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（１２）に記載の分光機器の分光方法。
【００２４】
（１４）
周波数シフタが、（４）に記載の方法において使用した周波数シフタと共用されることを特徴とする（１１）に記載の分光機器の分光方法。
【００２５】
（１５）
光源からの光を入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光を順次生成（シフト量がゼロも含む）する周波数シフト光取得ステップ、
周波数がシフトした前記複数の光を、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する周波数検出ステップ、
周波数検出ステップにおける検出の結果を取得して、前記サンプリング周波数間隔よりも高い精度のサンプリングデータを生成する高精度サンプリングデータ生成ステップ、
を有する分光機器の高分解能分光方法であって、
前記高精度サンプリングデータ生成ステップでは、
前記周波数検出ステップにおいてそれぞれ検出した、周波数がシフトした前記複数の光についての各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした新たな光スペクトルデータをそれぞれ生成する新光スペクトルデータ生成ステップ、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせることで、前記光源からの光についてのサンプリング点が増えた光スペクトルデータを生成するサンプリング点増加ステップ、
を含むことを特徴とする分光機器の分光方法。
【００２６】
（１６）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（１５）に記載の分光機器の分光システム。
【００２７】
（１７）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（１６）に記載の分光機器の分光方法。
【発明の効果】
【００２８】
分解能以下の周波数精度でスペクトルのピークやスペクトルのシフトを検出できる。そのため、実質的に分光機器の分解能を向上したことと等価となる。また、高安定化した基準光源から広帯域なコムを発生させて周波数を較正するため、絶対的な周波数に較正でき、かつ広い波長範囲に渉って較正できる。
しかも、較正用光源を既存の分光機器にオプション的に取り付けて、本発明システムを構築できるので、低価格ですみ、また既存の分光機器の性能を向上させて、発光スペクトルも吸収スペクトルも高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の、分光機器の較正システムの一実施形態を示す説明図である。
【図２】（Ａ）に“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21を示し、（Ｂ）に分光器１５のコムが、分解能の周波数幅δｆまで広がった様子を示し、（Ｃ）にコムＣＭＢ11，ＣＭＢ21のサンプリング測定結果を白丸で示し、（Ｄ）にＣＭＢ11の周波数が３段階でシフトしたＣＭＢ12，ＣＭＢ13，ＣＭＢ14およびＣＭＢ21の周波数が３段階でシフトしたＣＭＢ22，ＣＭＢ23，ＣＭＢ24を図示し、（Ｅ）に“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを示し、（Ｆ）に高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21を生成した例を示す。
【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関の計算原理を示す図であり、（Ｆ）は計算結果を示すグラフである。
【図４】本発明の分光機器の較正方法の一実施形態を示すフローチャートの前半を示す図である。
【図５】本発明の分光機器の較正方法の一実施形態を示すフローチャートの後半を示す図である。
【図６】本発明の分光機器の分光システムの実施形態を示す説明図である。
【図７】（Ａ）に光Ｓが持っている吸収スペクトルとそのスペクトルを示し、（Ｂ）に光Ｓのサンプリング結果を白丸で示し、（Ｃ）に光Ｓの光スペクトルデータを上下反転させた波形を示し、（Ｄ）に光Ｓ（Ｓ0）および周波数が３段階でシフトしたＳ1，Ｓ2，Ｓ3を示し、（Ｅ）に“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせてサンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを示し、（Ｆ）に高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成した例を示す。
【図８】本発明の、分光機器の分光方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】被測定光源の発光スペクトルを測定する場合を示す図である。
【図１０】従来の分光システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
《分光機器の較正システム》
図１は本発明の、分光機器の較正システムの一実施形態を示す説明図である。
図１において、較正システム１は分光器の周波数較正に適用されるものであり、周波数安定化光源１１と、周波数シフタ１２と、周波数コム光発生器１３と光スイッチ（ＳＷ）１４と、分光器１５と、演算制御装置１６とを備えている。
周波数安定化光源１１は、基準となる安定した単一周波数の光（レーザ光）Ｌを生成することができる。
【００３１】
周波数シフタ１２は、周波数安定化光源１１からの光Ｌを入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光Ｌj（ｊ＝１，２，３，・・・，Ｎ）を順次出射することができる。
【００３２】
周波数シフト量ＦＵは、単位周波数シフト量をｆuとして
０×ｆu、１×ｆu、２×ｆu、３×ｆu、・・・、（Ｎ−１）×ｆu
として順次設定される。単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上である。
【００３３】
周波数コム光発生器１３は、周波数シフタ１２からの光を順次入射し、コム周波数間隔ｆiが高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光ＦＣを順次生成することができる。周波数安定化光源１１と周波数シフタ１２と周波数コム光発生器１３とにより、較正用光源が較正される。
光スイッチ１４は、本実施形態では較正用光源側からの光を分光器１５に送出するようにセットされている。
【００３４】
分光器（本発明における分光機器）１５は、周波数コム光発生器１３からの周波数コム光ＦＣを、異なる周波数シフト量設定値（周波数シフト量ＦＵ）（０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu）ごとに順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔ｆsで順次検出する。
【００３５】
図２（Ａ）に“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21を示す。図２（Ｂ）に、分光器１５のコムが、分解能の周波数幅δｆまで広がった様子を示す。図２（Ｃ）にコムＣＭＢ11，ＣＭＢ21のサンプリング測定結果を白丸で示し、図２（Ｄ）に、ＣＭＢ11の周波数が３段階でシフトしたＣＭＢ12，ＣＭＢ13，ＣＭＢ14およびＣＭＢ21の周波数が３段階でシフトした“新たな光スペクトルデータ”ＣＭＢ22，ＣＭＢ23，ＣＭＢ24を、白四角、白三角および白菱形で図示する。図２（Ｅ）に、“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを示す。図２（Ｆ）に、高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21を生成した例を示す。本実施形態では、単位周波数シフト量ｆuはサンプリング周波数間隔ｆsの１／４としたが、実際にはｆuをもっと密にとることが好ましい。
【００３６】
演算制御装置１６は演算部１６１と、制御部１６２と、記憶装置１６３を有している。制御部１６２は、周波数シフタ１２や周波数シフト量設定値のセット等を行うとともに、周波数コム光発生器１３に内蔵されたマイクロ波発生器を駆動し、さらに光スイッチ１４を制御する。記憶装置１６３には、分光器１５の検出データ等を一時的に格納することができる。
演算部１６１は、分光器１５から、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータＤを取得して周波数較正演算を行う。
【００３７】
すなわち、演算部１６１は、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21のそれぞれについて、分光器１５によりそれぞれ検出した、“周波数がシフトした複数のコム”ＣＭＢ11〜ＣＭＢ14，ＣＭＢ21〜ＣＭＢ24の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量ＦＵだけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成する。そして、これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21を生成する。図２（Ｅ）に“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせた様子を示し、図２（Ｆ）に曲線フィッティングの結果を示す。
【００３８】
次に演算部１６１は、に示すように、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21に対応する２つの精密波形ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21同士（図３（Ａ）〜（Ｅ））の相互相関を計算することで（図３（Ｆ）参照）、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21の周波数間隔実測値を求め、得られた周波数間隔実測値を、周波数コム光発生器１３において高精度に設定されたコム周波数間隔ｆiの値と比較して、分光器１５のサンプリング周波数間隔の誤差を較正する。周波数が大きく異なると誤差の値も変わるのが一般的であるから、上記の較正プロセスをいくつかの周波数帯で行って、各周波数帯での較正値を求めておく。
【００３９】
《分光機器の較正方法》
図４および図５は、本発明の分光機器の較正方法の一実施形態を示すフローチャートである。この較正方法は、広帯域光源からの光を、試料を介して入射し、分光を行う分光機器の周波数較正に適用される較正方法であり、図１に示した分光機器の較正システム１の実施に適用される基本的には、分光機器の較正システム１の説明に際して既に述べているので、以下に較正手順のみを、図１から図３を参照しながら図４および図５のフローチャートにより示す。
【００４０】
まず、制御部１６２は、制御レジスタの値ｊを「０」にセットし（Ｓ１０１）、周波数安定化光源１１が生成する光Ｌから周波数シフト量設定値ＦＵ（＝ｊ×ｆu）に応じて周波数がシフトした光Ｌjを生成する（Ｓ１０２）。ここでは、制御レジスタの値が「０」であるので、周波数シフタ１２による周波数シフト量設定値（周波数シフト量ＦＵ）が０（ＦＵ＝０×ｆu）であり、周波数安定化光源１１からの光Ｌは、周波数シフトを受けることなく周波数コム光発生器１３に入射される（周波数シフトを受けない光ＬをＬ0とする）。
【００４１】
光Ｌ0は、周波数コム光発生器１３に入射され、周波数コム光発生器１３は、コム周波数間隔ｆiが高精度に設定された周波数コム光ＦＣ１を生成する（Ｓ１０３）。周波数コム光ＦＣ１のコム周波数間隔ｆiは、内蔵されたマイクロ波発生器により高精度に設定されている。
【００４２】
つぎに、分光器１５を用いて、周波数コム光ＦＣ１の≡近接する２つの特定コム≡ＣＭＢ10，ＣＭＢ20について光スペクトルを測定して、測定結果（光スペクトルデータＩ0）を記憶装置ＤＳ１に格納する（Ｓ１０４）。
【００４３】
以上の処理は、制御レジスタの値ｊがＮ未満である場合に行われる。すなわち、制御レジスタの値ｊが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ１０５）。この場合には、制御レジスタの値ｊは「０」であるので、ｊは、「０」から「１」にインクリメントされる（Ｓ１０６）。
【００４４】
制御レジスタの値ｊが「１」にセットされると、周波数シフタ１２からは、周波数シフト量が１×ｆuの光Ｌ1が生成される（Ｓ１０２）。すなわち、制御レジスタの値ｊが「１」のときは、周波数シフタ１２による周波数シフト量設定値（周波数シフト量ＦＵ）が１×ｆuであり、周波数安定化光源１１からの光Ｌは、この周波数シフトを受けて周波数コム光発生器１３に光Ｌ1として入射される。
光Ｌ1は、周波数コム光発生器１３に入射され、周波数コム光発生器１３は、コム周波数間隔ｆiが高精度に設定された周波数コム光ＦＣ１を生成する（Ｓ１０３）。
【００４５】
つぎに、分光器１５を用いて、周波数コム光ＦＣ１の≡近接する２つの特定コム≡ＣＭＢ11，ＣＭＢ21について光スペクトルを測定して、測定結果（光スペクトルデータＩ1）を記憶装置ＤＳ１に格納する（Ｓ１０４）。
【００４６】
既に述べたように、以上の処理は、制御レジスタの値ｊがＮ未満である場合に行われる。すなわち、制御レジスタの値ｊが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ１０５）。この場合には、制御レジスタの値ｊは「１」であるので、ｊは「１」から「２」にインクリメントされる（Ｓ１０６）。
【００４７】
以上の処理が、ｊ＝Ｎ−１となるまで行われると、処理は、次の周波数較正演算処理に渡される。
すなわち、周波数較正演算処理では、まずレジスタの値ｋが「１」にセットされる（Ｓ１０７）。
【００４８】
演算部１６１は、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ10，ＣＭＢ20のそれぞれについて、分光器１５により検出した、光スペクトルデータＩ1から、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’1を生成し記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ１０８）。
【００４９】
この処理は、演算レジスタの値ｋがＮ未満である場合に行われる。すなわち、演算レジスタの値ｋが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ１０９）。この場合には、演算レジスタの値ｋは「１」であるので、ｋは、「１」から「２」にインクリメントされる（Ｓ１１０）。
【００５０】
演算部１６１は、演算レジスタの値ｋが「２」にセットされると、記憶装置ＤＳ１に格納されている、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21のそれぞれについての光スペクトルデータＩ2から、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’2を生成し、記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ１０８）。
【００５１】
以下、同様にして光スペクトルデータＩN-1から、記憶装置ＤＳ１に格納されている、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ1(N-1)，ＣＭＢ2(N-1)のそれぞれについての光スペクトルデータＩN-1から周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’N-1を生成し記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ１０８）。
【００５２】
記憶装置ＤＳ１に格納されている測定結果（光スペクトルデータＩ0）と、記憶装置ＤＳ２に格納されている“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’1，Ｉ’2，・・・，Ｉ’N-1を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータ（図２（Ｅ）参照）を生成する（Ｓ１１１）。
【００５３】
この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形ＣＭＢ’1，ＣＭＢ’2を生成する（Ｓ１１２）（図２（Ｆ）参照）。
【００５４】
“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形ＣＭＢ’1，ＣＭＢ’2同士の相互相関を計算することで、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ1，ＣＭＢ2の周波数間隔実測値を求める（Ｓ１１３）（図３参照）。
【００５５】
得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正する（Ｓ１１３）。
【００５６】
上記の実施形態では、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ1，ＣＭＢ2の較正を行う場合を述べた。上記の測定に際して、“近接する２つの特定コム”として、ＣＭＢ1，ＣＭＢ2を採用したが、ＣＭＢ1，ＣＭＢ3やＣＭＢ1，ＣＭＢ4（ＣＭＢ3，ＣＭＢ4は、ＣＭＢ1の近傍の周波数帯のＣＭＢ2とは異なる周波数）といったについて測定することができる。また、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ1，ＣＭＢ2の較正を行うと同時に、ＣＭＢ1から遠く離れた他の周波数帯についても同時に較正することができる。
さらに、上記の例では、周波数シフト量設定値をｊ×ｆuとしたが、これらにオフセットｆ0を付加して、周波数シフト量設定値をｆ0＋ｊ×ｆuとすることができる。
【００５７】
《分光機器の分光システム》
図６は、本発明の分光機器の分光システムの実施形態を示す説明図である。
図６において、分光システム２は、広帯域光源２１と、周波数シフタ２２と、光スイッチ（ＳＷ）１４と、分光器１５と、演算制御装置１６とを備えている。
【００５８】
本実施形態では、周波数シフタ２２は、試料３０を介して広帯域光源２１からの光Ｓ（試料のスペクトルが載っている）を入射し、周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”Ｓを順次、分光器１５に出射することができる。
【００５９】
分光システム２には、図６に示すように、実施形態１に述べた較正システムが組み込まれ、分光器１５には、較正システム１により較正がなされている。
【００６０】
分光器１５は、周波数シフタ２２からの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに分光器１５に順次入射して、“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔ｆsで順次検出する。
【００６１】
図７（Ａ）に、光Ｓが持っている吸収スペクトルとそのスペクトルを示す。図７（Ｂ）に、光Ｓのサンプリング結果を白丸で示す。マイナスピークは、プラスに反転させた方が処理がし易い。図７（Ｃ）に、光Ｓの光スペクトルデータを上下反転させた波形を示す。図７（Ｄ）に、光Ｓ（Ｓ0）および周波数が３段階でシフトしたＳ1，Ｓ2，Ｓ3を示す。図７（Ｅ）に、“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを示す。図７（Ｆ）に、高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成した例を示す。
本実施形態において、単位周波数シフト量ｆuは、サンプリング周波数間隔ｆsの１／４とした。
【００６２】
演算制御装置１６は、第１実施形態（図１）の演算制御装置１６と同じであり、演算部１６１と、制御部１６２と、記憶装置１６３を有している。本実施形態では、制御部１６２は、周波数シフタ２２や周波数シフト量設定値ＦＵのセット等を行い、さらに光スイッチ１４を制御する。記憶装置１６３には、第１実施形態と同様、分光器１５の検出データ等を一時的に格納することができる。
【００６３】
演算部１６１は、分光器１５から、“周波数がシフトした複数の光”Ｓ0，Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行う。すなわち、演算部１６１は、分光器１５によりそれぞれ検出した、“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成する。そして、これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成する。
【００６４】
図７（Ｅ）に“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせた様子を示し、図７（Ｆ）に高密度光サンプリングデータに曲線フィッティングを行った様子を示す。
なお本実施形態の分光システム、および後述する分光方法ではでは、周波数シフタ１２を、図１に示した分光機器の較正システム１に用いた周波数シフタ１２と共用することができる。
【００６５】
《分光機器の分光方法》
図８は、本発明の、分光機器の分光方法の一実施形態を示すフローチャートである。この較正方法は、図６および図７で説明した分光器１５に、広帯域光源２１からの光を、試料３０を介して入射して分光測定を行う分光方法である基本的には、分光機器の分光システム２の説明に際して既に述べているので、以下に処理手順のみを、図６および図７を参照しながら図８のフローチャートにより示す。
【００６６】
まず、制御部１６２は、制御レジスタの値ｊを「０」にセットし（Ｓ２０１）、広帯域光源２１が生成する光Ｓから周波数シフト量設定値ＦＵ（ｊ×ｆu）に応じて周波数がシフトした光Ｓjを生成する（Ｓ２０２）。ここでは、制御レジスタの値ｊが「０」であるので、周波数シフタ２２による周波数シフト量設定値（周波数シフト量ＦＵ）が０（ＦＵ＝０×ｆu）であり、広帯域光源２１からの光Ｓは、周波数シフトを受けることなく分光器１５に入射される（周波数シフトを受けない光ＳをＳ0とする）。
【００６７】
分光器１５では、入射された光Ｓ0について光スペクトルを測定して、測定結果（光スペクトルデータＩ0）を記憶装置ＤＳ１に格納する（Ｓ２０３）。
以上の処理は、制御レジスタの値ｊがＮ未満である場合に行われる。すなわち、制御レジスタの値ｊが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ２０４）。この場合には、制御レジスタの値ｊは「０」であるので、ｊは、「０」から「１」にインクリメントされる（Ｓ２０５）。
【００６８】
制御レジスタの値ｊが「１」にセットされると、周波数シフタ２２からは、周波数シフト量が１×ｆuの光Ｓ1が生成される（Ｓ２０２）、この光Ｓ1は、分光器１５に入射され、分光器１５では、光Ｓ1について光スペクトルを測定して、測定結果（光スペクトルデータＩ1）を記憶装置ＤＳ１に格納する（Ｓ２０３）。
既に述べたように、以上の処理は、制御レジスタの値ｊがＮ未満である場合に行われる。すなわち、制御レジスタの値ｊが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ２０４）。この場合には、制御レジスタの値ｊは「１」であるので、ｊは「１」から「２」にインクリメントされ（Ｓ２０５）。
【００６９】
以上の処理が、ｊ＝Ｎ−１となるまで行われると、処理は、次の演算処理に渡される。
すなわち、演算処理では、まず演算レジスタの値ｋが「１」にセットされる（Ｓ２０６）。
演算部１６１は、分光器１５により検出した、光スペクトルデータＩ1から、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’1を生成し記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ２０７）。
【００７０】
この処理は、演算レジスタの値ｋがＮ未満である場合に行われる。すなわち、演算レジスタの値ｋが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ２０８）。この場合には、演算レジスタの値ｋは「１」であるので、ｋは、「１」から「２」にインクリメントされる（Ｓ２０９）。
【００７１】
演算部１６１は、演算レジスタの値ｋが「２」にセットされると、記憶装置ＤＳ１に格納されている、光Ｓ2の光スペクトルデータＩ2から、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’2を生成し、記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ２０７）。
【００７２】
以下、同様にして光スペクトルデータＩ3〜ＩN-1から、記憶装置ＤＳ１に格納されている、周波数が逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’3〜Ｉ’N-1を生成し記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ２０７）。
【００７３】
記憶装置ＤＳ１に格納されている測定結果（光スペクトルデータＩ0）と、記憶装置ＤＳ２に格納されている“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’1，Ｉ’2，・・・，Ｉ’N-1を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータ（図７（Ｅ）参照）を生成する（Ｓ２１０）。
【００７４】
この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形Ｓ’を生成する（Ｓ２１１）（図２（Ｆ）参照）。
【００７５】
図８のフローチャートでは、試料の吸収スペクトルの測定についての実施形態を説明したが、図８のフローチャートに示した分光方法は、図９に示すように、被測定光源２１’の発光スペクトルを測定する場合にも適用される。
【符号の説明】
【００７６】
１ 較正システム
２，５ 分光システム
１１ 周波数安定化光源
１２，２２ 周波数シフタ
１３ 周波数コム光発生器
１４ 光スイッチ
１５ 分光器
１６ 演算制御装置
２１ 広帯域光源
２１’ 被測定光源
３０ 試料
１６１ 演算部
１６２ 制御部
１６３ 記憶装置
ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21，Ｓ’ 精密波形
Ｄ，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３ 光スペクトルデータ
ＤＳ１，ＤＳ２ 記憶装置
ＦＣ，ＦＣ１ 周波数コム光
ＦＵ 周波数シフト量
Ｌ，Ｌ０，Ｌ１，Ｌｊ，Ｓ，Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓｊ 光
ｆ０ オフセット
ｆｉ コム周波数間隔
ｆｓ サンプリング周波数間隔
ｆｕ 単位周波数シフト量
δｆ 周波数幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光のスペクトルを測定するきわめて汎用的な測定機器である分光機器の測定精度を高める技術に関し、具体的には、周波数コム光を利用して分光機器の高精度較正を行う分光機器の較正方法，較正システム、および、前記較正がなされた分光機器を用いて高精度分光を行なう分光方法，分光システム、分光機器に周波数シフトした光を複数回順次入射して複数回の光強度検出を行いこれらの結果を用いて周波数分解能を高める分光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分解能かつ高確度な分光システムや光周波数検出システムは、基礎科学から応用まで幅広いニーズがある。たとえば、光周波数検出装置は、半導体レーザ、半導体レーザを用いた光伝送装置の光周波数の測定、光ネットワークを伝播する光周波数の測定等に使用される。また、分光器は、物質の吸収スペクトルの測定等に用いられる。
【０００３】
一般的な分光システム５は、図１０の基本構成図に示すように、光Ｓを生成する光源５１と、試料５４を介して光を入射する分光器５２と、演算装置５３（具体的にはＰＣ）とからなる。このよう分光システム５の改良技術として、本願発明者の発明にかかる特許文献１（「光周波数検出装置、光スペクトラムアナライザおよび光信号処理装置」）、特許文献２（「光スペクトル計測装置」）に記載の装置が知られており、これらの装置によれば、ＭＨｚオーダの分解能を達成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１２４２７
【特許文献２】特願２００９−１６３２０６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１および特許文献２に記載の装置は、通常の回折格子などを用いた分光器とは異なる特殊な構成をなし、光スペクトルの測定には、ヘテロダイン法など特殊な方法が用いられる。このため、汎用性に乏しく、また装置が高価となるという問題がある。
【０００６】
ところで、汎用的な分光機器で、当該分光機器の分解能より細いスペクトル（レーザ発振スペクトルなどは数ＭＨｚ）を測ったとき、分解能の周波数幅（一般に数ＧＨｚ程度）まで広がってしまう。
【０００７】
また、汎用的な分光機器のサンプリング周波数間隔を小さくするには限界がある。一般に、サンプリング周波数間隔の下限は分解能周波数幅の１／３〜１／１０程度である。そのため、レーザ発振スペクトルや細い吸収線スペクトルのピークを、精確に決めることができず、せいぜいサンプリング周波数間隔の半分程度である。
【０００８】
本発明の目的は、周波数コム光を利用して分光機器の較正を高精度で行う較正システム，較正方法を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、較正がなされた分光機器を用いて高精度分光を行なう分光装置，分光方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、分光機器に周波数シフトした光を複数回順次入射して複数回の光強度検出を行いこれらの結果を用いて周波数分解能を高める分光方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の分光機器の較正システムは（１）から（３）を要旨とする。
（１）
分光機器の周波数較正に適用される較正システムであって、
周波数安定化光源と、前記周波数安定化光源からの光を入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光を順次出射する周波数シフタと、当該周波数シフタからの光を順次入射し、コム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成する周波数コム光発生器とを備えた較正用光源と、
前記周波数コム光発生器からの周波数コム光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに被較正対象である分光機器に順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する前記分光機器と、
前記分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行う演算部を有する演算制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
（ａ）前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数のコム”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成し、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成し、
（ｂ）前記“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関を計算することで、前記“近接する２つの特定コム”の周波数間隔実測値を求め、得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正する、
ことを特徴とする分光機器の較正システム。
【００１２】
（２）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（１）に記載の分光機器の較正システム。
【００１３】
（３）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（２）に記載の分光機器の較正システム。
【００１４】
本発明の分光機器の較正システムは（４）から（６）を要旨とする。
（４）
分光機器の周波数較正に適用される較正方法であって、
周波数安定化光源からの光を周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射するステップ、
周波数コム光発生器に前記周波数シフタからの光を順次入射し、前記周波数コム光発生器からコム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成するステップ、
分光機器に前記周波数コム光発生器から、異なる周波数シフト量設定値ごとに被較正対象である分光機器に順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出するステップ、
前記分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行うステップ、
を有し、
前記周波数較正演算を行うステップは、
（ａ）前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数のコム”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成するステップ、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成するステップ、
この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成するステップ、
（ｂ）前記“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関を計算することで、前記“近接する２つの特定コム”の周波数間隔実測値を求めるステップ、
得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正するステップ、
を含む、
ことを特徴とする分光機器の較正方法。
【００１５】
（５）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（４）に記載の分光機器の較正方法。
【００１６】
（６）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（５）に記載の分光機器の較正方法。
【００１７】
本発明の分光機器の分光システムは（７）から（１０）を要旨とする。
（７）
試料を介して広帯域光源からの光を入射し、周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射する周波数シフタが分光機器の前段に設けられ、かつ、（１）に記載の較正システムが組み込まれ、当該較正システムにより前記分光機器の較正がなされている分光システムであって、
前記周波数シフタからの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに前記分光機器に順次入射して、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する分光機器と、
前記分光機器から、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行う演算部を有する演算制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成し、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで、前記試料を介して入射した光の精密なスペクトル波形とピークを測定する、
ことを特徴とする分光機器の分光システム。
【００１８】
（８）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（７）に記載の分光機器の分光システム。
【００１９】
（９）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（８）に記載の分光機器の分光システム。
【００２０】
（１０）
周波数シフタが、（１）に記載の周波数シフタと共用されることを特徴とする（７）に記載の分光機器の分光システム。
【００２１】
本発明の分光機器の分光方法は（１１）から（１４）、および（１５）から（１８）を要旨とする。
（１１）
（４）に記載の較正方法により較正がなされている分光機器に、広帯域光源からの光を、試料を介して入射して分光測定を行う分光方法であって
広帯域光源からの光を、試料を介して周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射するステップ
前記周波数シフタからの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに前記分光機器に順次入射して、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出するステップ、
前記分光機器から、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行うステップ、
を有し、
前記サンプリング点を増加する処理を行うステップは、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成するステップ、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで、前記試料を介して入射した光の精密なスペクトル波形とピークを測定するステップ、
を含むことを特徴とする分光機器の分光方法。
【００２２】
（１２）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（１１）に記載の分光機器の分光方法。
【００２３】
（１３）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（１２）に記載の分光機器の分光方法。
【００２４】
（１４）
周波数シフタが、（４）に記載の方法において使用した周波数シフタと共用されることを特徴とする（１１）に記載の分光機器の分光方法。
【００２５】
（１５）
光源からの光を入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光を順次生成（シフト量がゼロも含む）する周波数シフト光取得ステップ、
周波数がシフトした前記複数の光を、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する周波数検出ステップ、
周波数検出ステップにおける検出の結果を取得して、前記サンプリング周波数間隔よりも高い精度のサンプリングデータを生成する高精度サンプリングデータ生成ステップ、
を有する分光機器の高分解能分光方法であって、
前記高精度サンプリングデータ生成ステップでは、
前記周波数検出ステップにおいてそれぞれ検出した、周波数がシフトした前記複数の光についての各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした新たな光スペクトルデータをそれぞれ生成する新光スペクトルデータ生成ステップ、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせることで、前記光源からの光についてのサンプリング点が増えた光スペクトルデータを生成するサンプリング点増加ステップ、
を含むことを特徴とする分光機器の分光方法。
【００２６】
（１６）
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする（１５）に記載の分光機器の分光システム。
【００２７】
（１７）
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする（１６）に記載の分光機器の分光方法。
【発明の効果】
【００２８】
分解能以下の周波数精度でスペクトルのピークやスペクトルのシフトを検出できる。そのため、実質的に分光機器の分解能を向上したことと等価となる。また、高安定化した基準光源から広帯域なコムを発生させて周波数を較正するため、絶対的な周波数に較正でき、かつ広い波長範囲に渉って較正できる。
しかも、較正用光源を既存の分光機器にオプション的に取り付けて、本発明システムを構築できるので、低価格ですみ、また既存の分光機器の性能を向上させて、発光スペクトルも吸収スペクトルも高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の、分光機器の較正システムの一実施形態を示す説明図である。
【図２】（Ａ）に“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21を示し、（Ｂ）に分光器１５のコムが、分解能の周波数幅δｆまで広がった様子を示し、（Ｃ）にコムＣＭＢ11，ＣＭＢ21のサンプリング測定結果を白丸で示し、（Ｄ）にＣＭＢ11の周波数が３段階でシフトしたＣＭＢ12，ＣＭＢ13，ＣＭＢ14およびＣＭＢ21の周波数が３段階でシフトしたＣＭＢ22，ＣＭＢ23，ＣＭＢ24を図示し、（Ｅ）に“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを示し、（Ｆ）に高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21を生成した例を示す。
【図３】（Ａ）〜（Ｅ）は“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関の計算原理を示す図であり、（Ｆ）は計算結果を示すグラフである。
【図４】本発明の分光機器の較正方法の一実施形態を示すフローチャートの前半を示す図である。
【図５】本発明の分光機器の較正方法の一実施形態を示すフローチャートの後半を示す図である。
【図６】本発明の分光機器の分光システムの実施形態を示す説明図である。
【図７】（Ａ）に光Ｓが持っている吸収スペクトルとそのスペクトルを示し、（Ｂ）に光Ｓのサンプリング結果を白丸で示し、（Ｃ）に光Ｓの光スペクトルデータを上下反転させた波形を示し、（Ｄ）に光Ｓ（Ｓ0）および周波数が３段階でシフトしたＳ1，Ｓ2，Ｓ3を示し、（Ｅ）に“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせてサンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを示し、（Ｆ）に高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成した例を示す。
【図８】本発明の、分光機器の分光方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】被測定光源の発光スペクトルを測定する場合を示す図である。
【図１０】従来の分光システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
《分光機器の較正システム》
図１は本発明の、分光機器の較正システムの一実施形態を示す説明図である。
図１において、較正システム１は分光器の周波数較正に適用されるものであり、周波数安定化光源１１と、周波数シフタ１２と、周波数コム光発生器１３と光スイッチ（ＳＷ）１４と、分光器１５と、演算制御装置１６とを備えている。
周波数安定化光源１１は、基準となる安定した単一周波数の光（レーザ光）Ｌを生成することができる。
【００３１】
周波数シフタ１２は、周波数安定化光源１１からの光Ｌを入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光Ｌj（ｊ＝１，２，３，・・・，Ｎ）を順次出射することができる。
【００３２】
周波数シフト量ＦＵは、単位周波数シフト量をｆuとして
０×ｆu、１×ｆu、２×ｆu、３×ｆu、・・・、（Ｎ−１）×ｆu
として順次設定される。単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上である。
【００３３】
周波数コム光発生器１３は、周波数シフタ１２からの光を順次入射し、コム周波数間隔ｆiが高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光ＦＣを順次生成することができる。周波数安定化光源１１と周波数シフタ１２と周波数コム光発生器１３とにより、較正用光源が較正される。
光スイッチ１４は、本実施形態では較正用光源側からの光を分光器１５に送出するようにセットされている。
【００３４】
分光器（本発明における分光機器）１５は、周波数コム光発生器１３からの周波数コム光ＦＣを、異なる周波数シフト量設定値（周波数シフト量ＦＵ）（０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu）ごとに順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔ｆsで順次検出する。
【００３５】
図２（Ａ）に“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21を示す。図２（Ｂ）に、分光器１５のコムが、分解能の周波数幅δｆまで広がった様子を示す。図２（Ｃ）にコムＣＭＢ11，ＣＭＢ21のサンプリング測定結果を白丸で示し、図２（Ｄ）に、ＣＭＢ11の周波数が３段階でシフトしたＣＭＢ12，ＣＭＢ13，ＣＭＢ14およびＣＭＢ21の周波数が３段階でシフトした“新たな光スペクトルデータ”ＣＭＢ22，ＣＭＢ23，ＣＭＢ24を、白四角、白三角および白菱形で図示する。図２（Ｅ）に、“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを示す。図２（Ｆ）に、高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21を生成した例を示す。本実施形態では、単位周波数シフト量ｆuはサンプリング周波数間隔ｆsの１／４としたが、実際にはｆuをもっと密にとることが好ましい。
【００３６】
演算制御装置１６は演算部１６１と、制御部１６２と、記憶装置１６３を有している。制御部１６２は、周波数シフタ１２や周波数シフト量設定値のセット等を行うとともに、周波数コム光発生器１３に内蔵されたマイクロ波発生器を駆動し、さらに光スイッチ１４を制御する。記憶装置１６３には、分光器１５の検出データ等を一時的に格納することができる。
演算部１６１は、分光器１５から、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータＤを取得して周波数較正演算を行う。
【００３７】
すなわち、演算部１６１は、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21のそれぞれについて、分光器１５によりそれぞれ検出した、“周波数がシフトした複数のコム”ＣＭＢ11〜ＣＭＢ14，ＣＭＢ21〜ＣＭＢ24の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量ＦＵだけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成する。そして、これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21を生成する。図２（Ｅ）に“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせた様子を示し、図２（Ｆ）に曲線フィッティングの結果を示す。
【００３８】
次に演算部１６１は、に示すように、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21に対応する２つの精密波形ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21同士（図３（Ａ）〜（Ｅ））の相互相関を計算することで（図３（Ｆ）参照）、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21の周波数間隔実測値を求め、得られた周波数間隔実測値を、周波数コム光発生器１３において高精度に設定されたコム周波数間隔ｆiの値と比較して、分光器１５のサンプリング周波数間隔の誤差を較正する。周波数が大きく異なると誤差の値も変わるのが一般的であるから、上記の較正プロセスをいくつかの周波数帯で行って、各周波数帯での較正値を求めておく。
【００３９】
《分光機器の較正方法》
図４および図５は、本発明の分光機器の較正方法の一実施形態を示すフローチャートである。この較正方法は、広帯域光源からの光を、試料を介して入射し、分光を行う分光機器の周波数較正に適用される較正方法であり、図１に示した分光機器の較正システム１の実施に適用される基本的には、分光機器の較正システム１の説明に際して既に述べているので、以下に較正手順のみを、図１から図３を参照しながら図４および図５のフローチャートにより示す。
【００４０】
まず、制御部１６２は、制御レジスタの値ｊを「０」にセットし（Ｓ１０１）、周波数安定化光源１１が生成する光Ｌから周波数シフト量設定値ＦＵ（＝ｊ×ｆu）に応じて周波数がシフトした光Ｌjを生成する（Ｓ１０２）。ここでは、制御レジスタの値が「０」であるので、周波数シフタ１２による周波数シフト量設定値（周波数シフト量ＦＵ）が０（ＦＵ＝０×ｆu）であり、周波数安定化光源１１からの光Ｌは、周波数シフトを受けることなく周波数コム光発生器１３に入射される（周波数シフトを受けない光ＬをＬ0とする）。
【００４１】
光Ｌ0は、周波数コム光発生器１３に入射され、周波数コム光発生器１３は、コム周波数間隔ｆiが高精度に設定された周波数コム光ＦＣ１を生成する（Ｓ１０３）。周波数コム光ＦＣ１のコム周波数間隔ｆiは、内蔵されたマイクロ波発生器により高精度に設定されている。
【００４２】
つぎに、分光器１５を用いて、周波数コム光ＦＣ１の≡近接する２つの特定コム≡ＣＭＢ10，ＣＭＢ20について光スペクトルを測定して、測定結果（光スペクトルデータＩ0）を記憶装置ＤＳ１に格納する（Ｓ１０４）。
【００４３】
以上の処理は、制御レジスタの値ｊがＮ未満である場合に行われる。すなわち、制御レジスタの値ｊが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ１０５）。この場合には、制御レジスタの値ｊは「０」であるので、ｊは、「０」から「１」にインクリメントされる（Ｓ１０６）。
【００４４】
制御レジスタの値ｊが「１」にセットされると、周波数シフタ１２からは、周波数シフト量が１×ｆuの光Ｌ1が生成される（Ｓ１０２）。すなわち、制御レジスタの値ｊが「１」のときは、周波数シフタ１２による周波数シフト量設定値（周波数シフト量ＦＵ）が１×ｆuであり、周波数安定化光源１１からの光Ｌは、この周波数シフトを受けて周波数コム光発生器１３に光Ｌ1として入射される。
光Ｌ1は、周波数コム光発生器１３に入射され、周波数コム光発生器１３は、コム周波数間隔ｆiが高精度に設定された周波数コム光ＦＣ１を生成する（Ｓ１０３）。
【００４５】
つぎに、分光器１５を用いて、周波数コム光ＦＣ１の≡近接する２つの特定コム≡ＣＭＢ11，ＣＭＢ21について光スペクトルを測定して、測定結果（光スペクトルデータＩ1）を記憶装置ＤＳ１に格納する（Ｓ１０４）。
【００４６】
既に述べたように、以上の処理は、制御レジスタの値ｊがＮ未満である場合に行われる。すなわち、制御レジスタの値ｊが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ１０５）。この場合には、制御レジスタの値ｊは「１」であるので、ｊは「１」から「２」にインクリメントされる（Ｓ１０６）。
【００４７】
以上の処理が、ｊ＝Ｎ−１となるまで行われると、処理は、次の周波数較正演算処理に渡される。
すなわち、周波数較正演算処理では、まずレジスタの値ｋが「１」にセットされる（Ｓ１０７）。
【００４８】
演算部１６１は、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ10，ＣＭＢ20のそれぞれについて、分光器１５により検出した、光スペクトルデータＩ1から、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’1を生成し記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ１０８）。
【００４９】
この処理は、演算レジスタの値ｋがＮ未満である場合に行われる。すなわち、演算レジスタの値ｋが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ１０９）。この場合には、演算レジスタの値ｋは「１」であるので、ｋは、「１」から「２」にインクリメントされる（Ｓ１１０）。
【００５０】
演算部１６１は、演算レジスタの値ｋが「２」にセットされると、記憶装置ＤＳ１に格納されている、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ11，ＣＭＢ21のそれぞれについての光スペクトルデータＩ2から、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’2を生成し、記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ１０８）。
【００５１】
以下、同様にして光スペクトルデータＩN-1から、記憶装置ＤＳ１に格納されている、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ1(N-1)，ＣＭＢ2(N-1)のそれぞれについての光スペクトルデータＩN-1から周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’N-1を生成し記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ１０８）。
【００５２】
記憶装置ＤＳ１に格納されている測定結果（光スペクトルデータＩ0）と、記憶装置ＤＳ２に格納されている“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’1，Ｉ’2，・・・，Ｉ’N-1を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータ（図２（Ｅ）参照）を生成する（Ｓ１１１）。
【００５３】
この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形ＣＭＢ’1，ＣＭＢ’2を生成する（Ｓ１１２）（図２（Ｆ）参照）。
【００５４】
“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形ＣＭＢ’1，ＣＭＢ’2同士の相互相関を計算することで、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ1，ＣＭＢ2の周波数間隔実測値を求める（Ｓ１１３）（図３参照）。
【００５５】
得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正する（Ｓ１１３）。
【００５６】
上記の実施形態では、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ1，ＣＭＢ2の較正を行う場合を述べた。上記の測定に際して、“近接する２つの特定コム”として、ＣＭＢ1，ＣＭＢ2を採用したが、ＣＭＢ1，ＣＭＢ3やＣＭＢ1，ＣＭＢ4（ＣＭＢ3，ＣＭＢ4は、ＣＭＢ1の近傍の周波数帯のＣＭＢ2とは異なる周波数）といったについて測定することができる。また、“近接する２つの特定コム”ＣＭＢ1，ＣＭＢ2の較正を行うと同時に、ＣＭＢ1から遠く離れた他の周波数帯についても同時に較正することができる。
さらに、上記の例では、周波数シフト量設定値をｊ×ｆuとしたが、これらにオフセットｆ0を付加して、周波数シフト量設定値をｆ0＋ｊ×ｆuとすることができる。
【００５７】
《分光機器の分光システム》
図６は、本発明の分光機器の分光システムの実施形態を示す説明図である。
図６において、分光システム２は、広帯域光源２１と、周波数シフタ２２と、光スイッチ（ＳＷ）１４と、分光器１５と、演算制御装置１６とを備えている。
【００５８】
本実施形態では、周波数シフタ２２は、試料３０を介して広帯域光源２１からの光Ｓ（試料のスペクトルが載っている）を入射し、周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”Ｓを順次、分光器１５に出射することができる。
【００５９】
分光システム２には、図６に示すように、実施形態１に述べた較正システムが組み込まれ、分光器１５には、較正システム１により較正がなされている。
【００６０】
分光器１５は、周波数シフタ２２からの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに分光器１５に順次入射して、“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔ｆsで順次検出する。
【００６１】
図７（Ａ）に、光Ｓが持っている吸収スペクトルとそのスペクトルを示す。図７（Ｂ）に、光Ｓのサンプリング結果を白丸で示す。マイナスピークは、プラスに反転させた方が処理がし易い。図７（Ｃ）に、光Ｓの光スペクトルデータを上下反転させた波形を示す。図７（Ｄ）に、光Ｓ（Ｓ0）および周波数が３段階でシフトしたＳ1，Ｓ2，Ｓ3を示す。図７（Ｅ）に、“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを示す。図７（Ｆ）に、高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成した例を示す。
本実施形態において、単位周波数シフト量ｆuは、サンプリング周波数間隔ｆsの１／４とした。
【００６２】
演算制御装置１６は、第１実施形態（図１）の演算制御装置１６と同じであり、演算部１６１と、制御部１６２と、記憶装置１６３を有している。本実施形態では、制御部１６２は、周波数シフタ２２や周波数シフト量設定値ＦＵのセット等を行い、さらに光スイッチ１４を制御する。記憶装置１６３には、第１実施形態と同様、分光器１５の検出データ等を一時的に格納することができる。
【００６３】
演算部１６１は、分光器１５から、“周波数がシフトした複数の光”Ｓ0，Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行う。すなわち、演算部１６１は、分光器１５によりそれぞれ検出した、“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成する。そして、これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成する。
【００６４】
図７（Ｅ）に“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせた様子を示し、図７（Ｆ）に高密度光サンプリングデータに曲線フィッティングを行った様子を示す。
なお本実施形態の分光システム、および後述する分光方法ではでは、周波数シフタ１２を、図１に示した分光機器の較正システム１に用いた周波数シフタ１２と共用することができる。
【００６５】
《分光機器の分光方法》
図８は、本発明の、分光機器の分光方法の一実施形態を示すフローチャートである。この較正方法は、図６および図７で説明した分光器１５に、広帯域光源２１からの光を、試料３０を介して入射して分光測定を行う分光方法である基本的には、分光機器の分光システム２の説明に際して既に述べているので、以下に処理手順のみを、図６および図７を参照しながら図８のフローチャートにより示す。
【００６６】
まず、制御部１６２は、制御レジスタの値ｊを「０」にセットし（Ｓ２０１）、広帯域光源２１が生成する光Ｓから周波数シフト量設定値ＦＵ（ｊ×ｆu）に応じて周波数がシフトした光Ｓjを生成する（Ｓ２０２）。ここでは、制御レジスタの値ｊが「０」であるので、周波数シフタ２２による周波数シフト量設定値（周波数シフト量ＦＵ）が０（ＦＵ＝０×ｆu）であり、広帯域光源２１からの光Ｓは、周波数シフトを受けることなく分光器１５に入射される（周波数シフトを受けない光ＳをＳ0とする）。
【００６７】
分光器１５では、入射された光Ｓ0について光スペクトルを測定して、測定結果（光スペクトルデータＩ0）を記憶装置ＤＳ１に格納する（Ｓ２０３）。
以上の処理は、制御レジスタの値ｊがＮ未満である場合に行われる。すなわち、制御レジスタの値ｊが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ２０４）。この場合には、制御レジスタの値ｊは「０」であるので、ｊは、「０」から「１」にインクリメントされる（Ｓ２０５）。
【００６８】
制御レジスタの値ｊが「１」にセットされると、周波数シフタ２２からは、周波数シフト量が１×ｆuの光Ｓ1が生成される（Ｓ２０２）、この光Ｓ1は、分光器１５に入射され、分光器１５では、光Ｓ1について光スペクトルを測定して、測定結果（光スペクトルデータＩ1）を記憶装置ＤＳ１に格納する（Ｓ２０３）。
既に述べたように、以上の処理は、制御レジスタの値ｊがＮ未満である場合に行われる。すなわち、制御レジスタの値ｊが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ２０４）。この場合には、制御レジスタの値ｊは「１」であるので、ｊは「１」から「２」にインクリメントされ（Ｓ２０５）。
【００６９】
以上の処理が、ｊ＝Ｎ−１となるまで行われると、処理は、次の演算処理に渡される。
すなわち、演算処理では、まず演算レジスタの値ｋが「１」にセットされる（Ｓ２０６）。
演算部１６１は、分光器１５により検出した、光スペクトルデータＩ1から、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’1を生成し記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ２０７）。
【００７０】
この処理は、演算レジスタの値ｋがＮ未満である場合に行われる。すなわち、演算レジスタの値ｋが、（Ｎ−１）に達したかが判断される（Ｓ２０８）。この場合には、演算レジスタの値ｋは「１」であるので、ｋは、「１」から「２」にインクリメントされる（Ｓ２０９）。
【００７１】
演算部１６１は、演算レジスタの値ｋが「２」にセットされると、記憶装置ＤＳ１に格納されている、光Ｓ2の光スペクトルデータＩ2から、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’2を生成し、記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ２０７）。
【００７２】
以下、同様にして光スペクトルデータＩ3〜ＩN-1から、記憶装置ＤＳ１に格納されている、周波数が逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’3〜Ｉ’N-1を生成し記憶装置ＤＳ２に格納する（Ｓ２０７）。
【００７３】
記憶装置ＤＳ１に格納されている測定結果（光スペクトルデータＩ0）と、記憶装置ＤＳ２に格納されている“新たな光スペクトルデータ”Ｉ’1，Ｉ’2，・・・，Ｉ’N-1を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータ（図７（Ｅ）参照）を生成する（Ｓ２１０）。
【００７４】
この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形Ｓ’を生成する（Ｓ２１１）（図２（Ｆ）参照）。
【００７５】
図８のフローチャートでは、試料の吸収スペクトルの測定についての実施形態を説明したが、図８のフローチャートに示した分光方法は、図９に示すように、被測定光源２１’の発光スペクトルを測定する場合にも適用される。
【符号の説明】
【００７６】
１ 較正システム
２，５ 分光システム
１１ 周波数安定化光源
１２，２２ 周波数シフタ
１３ 周波数コム光発生器
１４ 光スイッチ
１５ 分光器
１６ 演算制御装置
２１ 広帯域光源
２１’ 被測定光源
３０ 試料
１６１ 演算部
１６２ 制御部
１６３ 記憶装置
ＣＭＢ’11，ＣＭＢ’21，Ｓ’ 精密波形
Ｄ，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３ 光スペクトルデータ
ＤＳ１，ＤＳ２ 記憶装置
ＦＣ，ＦＣ１ 周波数コム光
ＦＵ 周波数シフト量
Ｌ，Ｌ０，Ｌ１，Ｌｊ，Ｓ，Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓｊ 光
ｆ０ オフセット
ｆｉ コム周波数間隔
ｆｓ サンプリング周波数間隔
ｆｕ 単位周波数シフト量
δｆ 周波数幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光機器の周波数較正に適用される較正システムであって、
周波数安定化光源と、前記周波数安定化光源からの光を入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光を順次出射する周波数シフタと、当該周波数シフタからの光を順次入射し、コム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成する周波数コム光発生器とを備えた較正用光源と、
前記周波数コム光発生器からの周波数コム光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに被較正対象である分光機器に順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する前記分光機器と、
前記分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行う演算部を有する演算制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
（ａ）前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数のコム”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成し、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成し、
（ｂ）前記“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関を計算することで、前記“近接する２つの特定コム”の周波数間隔実測値を求め、得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正する、
ことを特徴とする分光機器の較正システム。
【請求項２】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項１に記載の分光機器の較正システム。
【請求項３】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の分光機器の較正システム。
【請求項４】
分光機器の周波数較正に適用される較正方法であって、
周波数安定化光源からの光を周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射するステップ、
周波数コム光発生器に前記周波数シフタからの光を順次入射し、前記周波数コム光発生器からコム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成するステップ、
分光機器に前記周波数コム光発生器から、異なる周波数シフト量設定値ごとに被較正対象である分光機器に順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出するステップ、
前記分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行うステップ、
を有し、
前記周波数較正演算を行うステップは、
（ａ）前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数のコム”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成するステップ、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成するステップ、
この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成するステップ、
（ｂ）前記“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関を計算することで、前記“近接する２つの特定コム”の周波数間隔実測値を求めるステップ、
得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正するステップ、
を含む、
ことを特徴とする分光機器の較正方法。
【請求項５】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項４に記載の分光機器の較正方法。
【請求項６】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項５に記載の分光機器の較正方法。
【請求項７】
試料を介して広帯域光源からの光を入射し、周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射する周波数シフタが分光機器の前段に設けられ、かつ、請求項１に記載の較正システムが組み込まれ、当該較正システムにより前記分光機器の較正がなされている分光システムであって、
前記周波数シフタからの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに前記分光機器に順次入射して、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する分光機器と、
前記分光機器から、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行う演算部を有する演算制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成し、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで、前記試料を介して入射した光の精密なスペクトル波形とピークを測定する、
ことを特徴とする分光機器の分光システム。
【請求項８】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項７に記載の分光機器の分光システム。
【請求項９】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項８に記載の分光機器の分光システム。
【請求項１０】
周波数シフタが、請求項１に記載の周波数シフタと共用されることを特徴とする請求項７に記載の分光機器の分光システム。
【請求項１１】
請求項４に記載の較正方法により較正がなされている分光機器に、広帯域光源からの光を試料を介して入射して分光測定を行う分光方法であって、
広帯域光源からの光を、試料を介して周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射するステップ
前記周波数シフタからの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに前記分光機器に順次入射して、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出するステップ、
前記分光機器から、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行うステップ、
を有し、
前記サンプリング点を増加する処理を行うステップは、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成するステップ、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで、前記試料を介して入射した光の精密なスペクトル波形とピークを測定するステップ、
を含むことを特徴とする分光機器の分光方法。
【請求項１２】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の分光機器の分光方法。
【請求項１３】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項１２に記載の分光機器の分光方法。
【請求項１４】
周波数シフタが、請求項４に記載の方法において使用した周波数シフタと共用されることを特徴とする請求項１１に記載の分光機器の分光方法。
【請求項１５】
光源からの光を入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光を順次生成（シフト量がゼロも含む）する周波数シフト光取得ステップ、
周波数がシフトした前記複数の光を、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する周波数検出ステップ、
周波数検出ステップにおける検出の結果を取得して、前記サンプリング周波数間隔よりも高い精度のサンプリングデータを生成する高精度サンプリングデータ生成ステップ、
を有する分光機器の高分解能分光方法であって、
前記高精度サンプリングデータ生成ステップでは、
前記周波数検出ステップにおいてそれぞれ検出した、周波数がシフトした前記複数の光についての各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした新たな光スペクトルデータをそれぞれ生成する新光スペクトルデータ生成ステップ、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせることで、前記光源からの光についてのサンプリング点が増えた光スペクトルデータを生成するサンプリング点増加ステップ、
を含むことを特徴とする分光機器の分光方法。
【請求項１６】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項１５に記載の分光機器の分光システム。
【請求項１７】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項１６に記載の分光機器の分光方法。
【請求項１】
分光機器の周波数較正に適用される較正システムであって、
周波数安定化光源と、前記周波数安定化光源からの光を入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光を順次出射する周波数シフタと、当該周波数シフタからの光を順次入射し、コム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成する周波数コム光発生器とを備えた較正用光源と、
前記周波数コム光発生器からの周波数コム光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに被較正対象である分光機器に順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する前記分光機器と、
前記分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行う演算部を有する演算制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
（ａ）前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数のコム”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成し、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成し、
（ｂ）前記“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関を計算することで、前記“近接する２つの特定コム”の周波数間隔実測値を求め、得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正する、
ことを特徴とする分光機器の較正システム。
【請求項２】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項１に記載の分光機器の較正システム。
【請求項３】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の分光機器の較正システム。
【請求項４】
分光機器の周波数較正に適用される較正方法であって、
周波数安定化光源からの光を周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射するステップ、
周波数コム光発生器に前記周波数シフタからの光を順次入射し、前記周波数コム光発生器からコム周波数間隔が高精度に設定された中心角周波数が異なる周波数コム光を順次生成するステップ、
分光機器に前記周波数コム光発生器から、異なる周波数シフト量設定値ごとに被較正対象である分光機器に順次入射して、“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出するステップ、
前記分光機器から、前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについての“周波数がシフトした複数のコム”の光スペクトルデータを取得して周波数較正演算を行うステップ、
を有し、
前記周波数較正演算を行うステップは、
（ａ）前記“近接する２つの特定コム”のそれぞれについて、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数のコム”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成するステップ、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成するステップ、
この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで精密波形を生成するステップ、
（ｂ）前記“近接する２つの特定コム”に対応する２つの精密波形同士の相互相関を計算することで、前記“近接する２つの特定コム”の周波数間隔実測値を求めるステップ、
得られた周波数間隔実測値を、前記周波数コム光発生器において高精度に設定されたコム周波数間隔の値と比較して、前記分光機器のサンプリング周波数間隔の誤差を較正するステップ、
を含む、
ことを特徴とする分光機器の較正方法。
【請求項５】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項４に記載の分光機器の較正方法。
【請求項６】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項５に記載の分光機器の較正方法。
【請求項７】
試料を介して広帯域光源からの光を入射し、周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射する周波数シフタが分光機器の前段に設けられ、かつ、請求項１に記載の較正システムが組み込まれ、当該較正システムにより前記分光機器の較正がなされている分光システムであって、
前記周波数シフタからの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに前記分光機器に順次入射して、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する分光機器と、
前記分光機器から、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行う演算部を有する演算制御装置と、
を備え、
前記演算部は、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成し、
これらの“新たな光スペクトルデータ”を重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで、前記試料を介して入射した光の精密なスペクトル波形とピークを測定する、
ことを特徴とする分光機器の分光システム。
【請求項８】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項７に記載の分光機器の分光システム。
【請求項９】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項８に記載の分光機器の分光システム。
【請求項１０】
周波数シフタが、請求項１に記載の周波数シフタと共用されることを特徴とする請求項７に記載の分光機器の分光システム。
【請求項１１】
請求項４に記載の較正方法により較正がなされている分光機器に、広帯域光源からの光を試料を介して入射して分光測定を行う分光方法であって、
広帯域光源からの光を、試料を介して周波数シフタに入射して、当該周波数シフタから周波数シフト量設定値に応じて“周波数がシフトした複数の光”を順次出射するステップ
前記周波数シフタからの光を、異なる周波数シフト量設定値ごとに前記分光機器に順次入射して、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルを、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出するステップ、
前記分光機器から、前記“周波数がシフトした複数の光”の光スペクトルデータを取得してサンプリング点を増加する処理を行うステップ、
を有し、
前記サンプリング点を増加する処理を行うステップは、
前記分光機器によりそれぞれ検出した、前記“周波数がシフトした複数の光”の各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした“新たな光スペクトルデータ”をそれぞれ生成するステップ、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせて、サンプリング点が増加した高密度光サンプリングデータを生成し、この高密度光サンプリングデータについて曲線フィッティングを行うことで、前記試料を介して入射した光の精密なスペクトル波形とピークを測定するステップ、
を含むことを特徴とする分光機器の分光方法。
【請求項１２】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の分光機器の分光方法。
【請求項１３】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項１２に記載の分光機器の分光方法。
【請求項１４】
周波数シフタが、請求項４に記載の方法において使用した周波数シフタと共用されることを特徴とする請求項１１に記載の分光機器の分光方法。
【請求項１５】
光源からの光を入射して、周波数シフト量設定値に応じて周波数がシフトした複数の光を順次生成（シフト量がゼロも含む）する周波数シフト光取得ステップ、
周波数がシフトした前記複数の光を、所定のサンプリング周波数間隔で順次検出する周波数検出ステップ、
周波数検出ステップにおける検出の結果を取得して、前記サンプリング周波数間隔よりも高い精度のサンプリングデータを生成する高精度サンプリングデータ生成ステップ、
を有する分光機器の高分解能分光方法であって、
前記高精度サンプリングデータ生成ステップでは、
前記周波数検出ステップにおいてそれぞれ検出した、周波数がシフトした前記複数の光についての各光スペクトルデータから、周波数が当該周波数シフト量だけ逆シフトした新たな光スペクトルデータをそれぞれ生成する新光スペクトルデータ生成ステップ、
これらの新たな光スペクトルデータを重ね合わせることで、前記光源からの光についてのサンプリング点が増えた光スペクトルデータを生成するサンプリング点増加ステップ、
を含むことを特徴とする分光機器の分光方法。
【請求項１６】
周波数シフト量ＦＵが、
０×ｆu，１×ｆu，２×ｆu，３×ｆu，・・・，（Ｎ−１）×ｆu
または、
ｆ0＋０×ｆu、ｆ0＋１×ｆu、ｆ0＋２×ｆu、ｆ0＋３×ｆu、・・・、ｆ0＋（Ｎ−１）×ｆu
ｆu：単位周波数シフト量
ｆ0：オフセット量
として順次設定されていることを特徴とする請求項１５に記載の分光機器の分光システム。
【請求項１７】
単位周波数シフト量ｆuがサンプリング周波数間隔ｆsの１／４から１／１００００倍以上であることを特徴とする請求項１６に記載の分光機器の分光方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１５４８５７（Ｐ２０１２−１５４８５７Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６８６（Ｐ２０１１−１５６８６）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（５０４１３２８８１）国立大学法人東京農工大学 (595)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（５０４１３２８８１）国立大学法人東京農工大学 (595)
【Ｆターム（参考）】
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